５Ｅ教学模式在初中物理教学的实践研究

摘   要：以“凸透镜成像规律”为例，通过５Ｅ教学模式的参与、探究、解释、迁移、评价５个学习环节完成物理教学实践，增强物理教学内容与社会生活的联系；发挥教师的主导作用，以课堂活动和综合评价了解学情，提升教师的教学能力；发挥学生的主体作用，逐步培养学生的科学思维能力和科学态度与责任，适应未来社会发展需要。

关键词：５Ｅ教学模式；凸透镜成像；实验探究

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2024）6-0025-5

《义务教育物理课程标准（２０２２年版）》（以下简称“新课标”）明确指出：注重科学探究，突出问题导向，强调真实问题情境，引导学生不断探索，提高分析问题、解决问题的实践本领和科学思维能力，发展核心素养［１］。初中物理教学中需要通过创设问题情境，激发兴趣，吸引学生利用所学内容迁移应用、解决真实问题。笔者尝试采用５Ｅ教学模式，以“凸透镜成像规律”为例，通过参与、探究、解释、迁移、评价５个环节进行教学实践研究，以探讨利用５Ｅ教学模式培养学生科学探究能力、科学思维能力，发展学生核心素养。

１    基于５Ｅ教学模式在初中物理教学的建构

５Ｅ教学来源于美国生物学课程研究（ＢＳＣＳ）开发出的一种建构主义教学模式，该教学模式的实用性较强，受到了教育界的普遍关注，是美国科学课堂的一种主流教学方法。五个“Ｅ”具体为参与（Ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）、探究（Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ）、解释（Ｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎ）、迁移（Ｅｌａｂｏｒａｔｉｏｎ）、评价（Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）。五个学习环节都是以英文字母“Ｅ”开头，简称为５Ｅ教学模式。该模式的每个环节充分调动学生学习的积极性，落实以教师为教学主导、学生为学习主体的课堂教学模式，激发学生兴趣，强调知识应用性和时效性，重视学生之间合作与评价。物理是一门以实验为基础的自然学科，物理的学习过程需要观察、实践、探究、解释等环节，这与５Ｅ教学模式的理念有高度相似。尝试利用５Ｅ教学模式促进初中物理课堂教学的变革，培养学生的物理学科核心素养，促进学生走入社会后具备终身发展的能力。

根据新课标的要求，“凸透镜成像规律”一节应着重培养学生的质疑精神、合作观念、科学探究能力。笔者尝试利用５Ｅ教学模式设计本节内容的框架（图１），通过凸透镜成像规律的学习，让学生运用所学的科学知识解决实际问题，并能以整个单元版本为统领，利用凸透镜成像规律解决真实情境问题，例如，具有保护视力的意识，调查社区或城市光污染的情况，培养学生的科学态度与社会责任感。

２    基于５Ｅ教学模式的初中物理教学实践

初二学生学习物理时间不长，在物理的探究过程中参与实验、设计实验、合作探究方面的能力较弱。教学过程中引导学生利用单反相机的使用、摄像头拍照等物理情境，结合光具座、光屏、Ｆ灯、凸透镜等探究器材，将凸透镜成像规律与社会生活迁移应用，最后教师和学生共同对教学环节中的学习过程进行综合性评价。运用５Ｅ教学模式将凸透镜成像规律由抽象到具体、由模糊到清晰地呈现给学生，并引导学生运用所学习的知识解决社会生产中的实际问题，培养初中学生的物理学科核心素养。

２．１    创设问题情境，激发主动参与

教师利用课前时间，根据已经学习过的知识，通过学案中的几道典型题目，引导学生全员参与，主动思考。同时了解学情，为开展教学活动作铺垫。

例题 一些住宅小区的进门通道采用了人脸识别系统（图２），识别系统的摄像机可以自动将镜头前处的人脸拍摄成数码照片传递给设备识别。此系统摄像机的镜头相当于          透镜，它的成像原理与          成像原理相似。

学生活动：学生参与思考，运用所学知识完成题目，有部分学生将“照相机”写成“照像机”。

教师提问：为什么不能写成“照像机”？

学生活动：引发学生思考，为什么不是“照像机”。阅读材料，照相机英文“ｃａｍｅｒａ”一词是舶来词，中国古代称之为人的面相，照相机能够拍摄人的面相，所以翻译成“照相机”，中国翻译界似乎将记录连续画面（动画）的机器称为“像机”。

设计意图：教师通过提前布置学案作业，了解学生前概念的学习情况。学生全员参与，引发思考，认识成像规律是变化的。本节课内容是凸透镜成像规律，说明成像是怎么样的。学生通过分析“照相机”不能写成“照像机”，以及“录像”是一个连续变化的图案，让学生从字面含义中了解到成像规律是变化的。

２．２    设计课堂活动，引导合作探究

探究实验一：单反相机是如何拍照的。

教师引导学生进行合作探究，学生利用单反相机、凸透镜、光具座、Ｆ灯等器材，完成下列合作探究活动。在祖庙广场，小丽利用单反相机拍摄了两张祖庙的照片，请你利用所学知识进行实践探索。

教师提问：拍摄时把镜头伸出来，为什么屏幕中观察的成像变大？

学生活动：两名学生展示如何使用单反相机拍摄照片，通过调节镜头的远近，全班学生观察单反相机图片的变化。

设计意图：学生通过演示单反相机镜头的伸缩情况，让其他学生观察实验现象。当镜头向外伸出时，拍摄的是近景；当镜头向内收缩时，拍摄的是远景。利用实验现象培养学生的观察能力、探究能力、归纳总结能力。从生活中拍照的情境走入物理学实验探究的过程，激发学生对凸透镜成像规律探究实验的好奇心，探究过程内化为学生的深度思考——凸透镜是如何成像的。

探究实验二：凸透镜成像规律。

教师演示光具座操作规范（介绍Ｆ灯、蜡烛、光屏、凸透镜），介绍物距和像距的概念，引导学生观察光屏中成像的情况。分别演示在１倍焦距以内、１倍焦距以外的成像情况。学生分组进行实验，将光源分别放在１倍焦距以内、１倍焦距到２倍焦距之间、大于２倍焦距3个位置。

学生活动：尝试调节光源中心、透镜中心、光屏中心在同一高度。

设计意图：让学生熟悉光具座器材的使用，同时引导学生养成科学严谨的探究精神，形成良好的实验素养。

学生活动：利用三束平行激光，正对凸透镜，学生利用刻度尺粗略测量凸透镜焦距ｆ＝１０ ｃｍ。

设计意图：本环节让学生复习三种特殊光线，同时对光学仪器的精密度进行分析，这一环节教师引导学生科学对待实验器材。

学生活动：通过小组合作探究实验（图3），当光源位于１倍焦距以内，在光屏中观察是否有成像。

设计意图：让学生发现在１倍焦距以内，在光屏中无法承接到像，从实验现象中引发学生思考。

学生活动：将光源分别放在１倍焦距到２倍焦距之间、２倍焦距位置、大于２倍焦距3个位置。在光屏上记录成像规律。学生记录凸透镜成像规律数据，如表１所示。

设计意图：学生合作探究，借助光具座、凸透镜等器材，了解凸透镜成像的规律，在探究过程中也将凸透镜三种特殊光线和透镜成像规律内容结合起来，思考凸透镜成像实验结论的科学原理。依托凸透镜成像规律实验，提升学生的合作能力和科学探究能力。

２．３    构建知识结构，尝试科学解释

教师通过实验现象引导学生总结凸透镜成像规律，并思考如何利用光路图解释凸透镜成像规律。学生根据实验结果，借助凸透镜的三种特殊光线，解释凸透镜成像规律。

学生活动：通过本组实验现象，小组互助合作完成以下三幅光路图，利用光路图理论分析解释凸透镜成像规律，引导学生用所画光路图科学解释实验现象。

（１）当ｕ＞２ｆ 时，凸透镜成倒立缩小实像，像距 ｆ＜ｖ＜２ｆ，成像光路如图4所示。

（２）当ｆ＜ｕ＜２ｆ 时，凸透镜成倒立放大实像，像距 ｖ＞２ｆ，成像光路如图5所示。

（３）当ｕ＜ｆ 时，凸透镜成正立放大虚像。成像光路如图6所示。

设计意图：实验现象和光路图解释分析相辅相成，相互证明。借助光路图分析，让学生能够独立解释实验现象的科学原理，在凸透镜成像规律的基础上，解释照相机和投影仪的成像原因，有效推理得出凸透镜成像规律，对知识解释的过程就是学生物理观念的逐步形成的过程。

２．４    学以致用实践，合理迁移应用

教师引导学生完成对知识的迁移应用，在得出凸透镜成像规律的基础上（图7），引导学生迁移应用解决实际问题，思考生活中电影放映机的成像原理。

学生活动：通过迁移已经学习的内容，学生讨论得出，胶片到镜头的距离是物距，银幕到镜头的距离是像距，并根据凸透镜成像规律实验和光路图综合分析判断，得出电影放映机所成的是倒立放大的实像。

学生活动：完成迁移应用作业，制订“简易照相机”的方案，并写出实验步骤以及设计原理。

设计意图：通过分析电影放映机和制作简易照相机的迁移学习活动，培养学生运用物理知识解决生活中的复杂问题，增强学生学习的内驱动力。以解决实际问题为导向的迁移应用，有利于培养学生树立正确的科学态度与责任意识，引导他们关注现实生活，关心身边与物理关联的情境。迁移应用能力是以学习物理知识为载体，培养学生未来学习、适应社会发展要求的能力。

２．５    关注学习过程，实现综合评价

课堂学习评价反馈着课堂教学效果，学习评价过程应贯穿于课前预习、课上学习、课后实践全过程。遵循学生主体，采用自我评价、相互评价等多维度评价，让学生认识到学习中的客观情况。同时，让老师了解学生通过一系列的学习后，对个人物理学习的把握情况。学习评价表如表2所示。

３    反思与总结

基于５Ｅ教学模式建构初中物理教学有利于教师授课水平的提升，在课前的参与过程中，关注学生的最近发展区，以学习情况确定授课的起始点，实现以学定教。以探究实验为主线体现物理学科教学特点，学生能够以探究实验为主线，展开小组合作探究。以解释和解决实际问题为驱动，提升学生的科学思维能力。以生活中的物理现象为突破口，让学生在迁移应用方面解决较为复杂的社会实践问题。以多维度的课堂评价依据，让学生了解自己的学习情况，有助于教师关注学生的学习全过程，关注全体学生的学习情况。课堂综合评价能够为教师“教”、学生“学”提供数据参考。利用５Ｅ教学模式在初中物理教学中的实践，能够促进教师教学、科研能力的提高，并为课堂教学提供科学的评价，同时提升学生初中物理学习的核心素养，有利于学生的终身发展。

参考文献：

［１］中华人民共和国教育部．义务教育物理课程标准（２０２２ 年版）［Ｓ］．北京：北京师范大学出版社，２０２２：１０．

（栏目编辑    刘   荣）

收稿日期：2024-03-13

基金项目：广州市黄埔区教育科学“十四五”规划2023年一般课题“数字转型背景下初中物理实验教学的实践研究”（2023150）。

作者简介：吕少峰（1985-），男，中学一级教师，主要从事中学物理教学研究。